Министерство топлива и энергетикиРоссийской федерацииУправление учебных заведенийТОМЬ-УСИНСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙТЕХНИКУМ
КУРСОАЯ РАБОТА
по специальности______1005_____________
______________________________________
Тема_________ГРЭС-1500 МВт__________
____________________________________________________________________________
Разработал________________
Руководитель к.т.н доцент КрохинГ.Д___________
Консультанты:к.т.н доцент Крохин Г.Д._________
к.т.н доцент Пучков В.С.__________
НестеренкоГ.В__________________
Консультант-контролерЛяшенко Т.М.___________
Шифр З-1390
2000
Содержание пояснительной записки
1. Введение
2.Составление расчетной тепловой схемы электростанции. Краткая характеристикатурбины.
3.Расчет тепловой схемы на номинальном режиме
4.Определение показателей экономичности электростанции при номинальном режиме дляГРЭС.
5.Определение максимального часового расхода условного топлива.
6.Выбор типа, единичной мощности и количества устанавливаемых котлов.
7.Выборсхемы топливного хозяйства ГРЭС на основном топливе.
8.выбор схемы оборудования ГРЭС.
8.1Регенеративных подогревателей.
8.2Деаэраторов.
8.3Питательных насосов.
9.Выбор схемы главных паропроводов. Определение типоразмеров паропроводов.
10.Выбор схемы главных трубопроводов. Определение диаметров трубопроводов.
11.Определение потребности ГРЭС в технической воде, выбор циркуляционных насосов.
12.Выбор оборудования конденсационной установки.
13.Выбор тягодутьевых установок и дымовой трубы.
14.Выбор системы золоудаления и золоулавливания.
15.Выбор схемы водоподготовки.
16.Перечень средств автоматизации технологической защиты турбины.
17.Описание компоновки основного оборудования главного здания электростанции.
18.Мероприятияпо охране труда и пожарной профилактике .
19.Мероприятияпо охране окружающей среды.
20.Экономическая часть проекта:
21.Списокиспользуемой литературы.
1. Введение. Краткаяхарактеристика ГРЭС.
Дипломный проект выполнен потеме «Проект тепловой части ГРЭС сподробной разработкой турбинного отделения котлотурбинного цеха.
Разрабатываемая станция установленной мощностью 1500МВт, расположена в городе Красноярске .
Источникводоснабжения прямоточная система с питанием из реки Енисей.
Потребителем мощности является единая электрическаясеть России.
На станции установлено три энергоблока с турбинамиК-500-240.
Установленное годовое число часов использования установленноймощности 6800 часов.
Видтоплива – Экибастузский каменный уголь марки СС.
2. Составление расчетнойтепловой схемы электростанции.
Турбина К-500-240-2
Одновальнаяпаровая конденсационная турбина К-500-240-2 номинальной мощностью 500 МВт состоитиз однопоточных цилиндров высокого исреднего давления и двух двухпоточных цилиндров низкого давления (рис.1,1). Турбина предназначена для
непосредственногопривода генератора переменного тока, который монтируется на общем фундаменте с турбиной. Параметры пара, поступающего на турбину: р=23,5 МПа (240 кгс/см²),
=540°С,после промперегрева: р=3,81 МПа (38,8кгс/см²), =540°С,давление в конденсаторах 3,9 кПа. Частота вращения роторов 50 с-², направление вращения – почасовой стрелке, если смотреть состороны переднего подшипника турбины всторону генератора.
Турбоустановка К-500-240-2снабжена развитой системой регенеративного подогрева питательной воды и всережимными питательныминасосами с конденсационными турбинными приводами. Кроме отборов на регенерацию,обеспечивается отпуск пара на теплофикационную установку, состоящую издвух подогревателей сетевой воды, наподогрев воздуха, подаваемого в котел, атакже на подогрев добавка в цикл химически обессоленной воды, подаваемой вконденсаторы.Краткая характеристика тепловой схемы
Тепловаясхема ГРЭС устанавливает взаимосвязь основных агрегатов и аппаратов электростанции, при помощи которыхосуществляются выработка электрической энергии.
Проектируемаятепловая схема предусматривает установку парогенератора с турбоустановкойК-500-240-2 ХТГЗ.
Парогенераторвырабатывает перегретый пар дня турбины, который поступает в турбину сначала вчасть высокого давления; отработав в ЦВД, пар подается промперегревательпарогенератора, после чего подается в часть среднего давления ЦСД. Паротработавший в ЦСД по двум парам ресиверов направляется в цилиндры низкого давления. Далее пар выходит на подогревпитательной воды в регенеративные подогреватели Из ЧСД и ЧНД пар поступает на девять нерегулируемых отборов(регенеративные подогреватели) низкого давления, ПВД и в деаэратор. Конденсат из подогревателей обычно большейчастью сливается в предыдущий подогреватель с более низкой температурой, низкимдавлением (каскадный слив).
Поступающаяв парогенератор вода не должна содержать газов (О2 и СО2), могущих вызвать коррозию. Газы из воды удаляются какправило в термических деаэраторах, обогреваемых паром. Для этой цели в схемеустановлены деаэратора с деаэрационнымиколонками ДСП-800,, они включены параллельно, и осуществляют нагрев конденсатадо 164,2°С придавлении 0,7 МПа, установлены на высоте 28 м для подпора питательного насоса.Деаэратор является одновременно ступенью нерегулируемого подогрева питательнойводы. Из деаэратора питательная вода подается питательными насосами в.регенеративные подогреватели расположенные после питательного насоса, которыеназываются подогревателями высокого давления.
Конденсаттурбины, подаваемый насосами через ПНД в охладитель эжектора, отсасывает воздухиз конденсата (которому требуется вода как можно низкой температуры), азатем в охладитель выпоров из уплотненийтурбины. Суммарный подогрев конденсата в этих подогревателях бывает до 70°С.
Для резервирования отборов турбины или дляполучения пара других параметров, а также для осуществления оперативного пуска и остановки турбины и котла,установлены редукционно-охладительные установки РОУ, в которых достигаетсянеобходимое снижение давления итемпературы пара.
3.Расчет тепловой схемы при нормальном режиме.
Исходные данные:
Прототип: турбина К-500-240-2
Начальные параметры пара и питательной воды: Р0 = 24мПа, t0=555ºC, tпит. в 265ºС.
Давление пром. перегрева Рпп = 3,7 мПа. Температурапром. перегрева tпп = 555ºC
Конечное давление Р2=Рк= 0,0035 мПа.
Удельный объем конденсата после конденсатора Vк=39,48.
Температура конденсата на выходе из конденсатора tк =26,692ºC.
КПД цилиндравысокого давления hoi цвд=0,93
КПД цилиндранизкого и среднего давления hoiцсд ицнд = 0,95
КПД генератора hген=0,998, электомеханическийКПД hмех=0,992
Проточная часть по отборам
PRIVATE№
Р. мПа
tºC
D т/ч
1
5,85
336
100
2
4,15
294
147,05
3
1,75
432
77
4
1,13
374
34,4
5
0,53
286
46,4
6
0,3
223
44,4
7
0,158
169
34
8
0,084
113
7,1+5,8
9
0,0165
56
28,8
1.1 Построение ориентировочного рабочего процессатурбины.
С учетом заданного значения КПД hoiцвд, цсд и цнд, строим hsдиаграмму процесса расширения пара в проточной части. Для упрощения расчетов,пренебрегаем потерями в промперегреве, и на выхлопе турбины.
Порядок построения ориентировочного рабочегопроцесса в турбине, следующий:
1) По заданному давлению Р0 итемпературе t0, подавлению и температуре промперегрева, Рпп и tпп, по давлению вконденсаторе Рк, с учетом значения КПД.
2) По известным Ро, Рпп, Рк, hoi, определятся значениеэнтальпии для каждой из этих точек.
ho=3365, h2t=1865, hпп=3580,
Определяемтепловой перепад проточной части турбины.
Н0ад= h0-h2t=3365-1865=1500 кжд/кг
3) Внутренний тепловой перепадтурбины равен:
Hi= hoiцвд*hoiцсд+цнд*H0ад=1500*0,93*0,95= =1325,25 кДж/кг
Оцениваем предварительно теплоперепад через первуюрегулирующую ступень h0рс=100 кДж/кг.
Выбираем одновенечную регулирующую ступень.
IIОпределение ориентировочного расхода пара.
1)Расход пара на турбину попредварительно заданному КПД .(без учета утечек пара через концевые уплотнения)
D= Nрэ*10³ = 500000 =
Н0т´hoi´hген´hмех 1500´0,88´0,992´0,998
= 382,6 кг/с; 1377 т/ч
где hoi–относительный внутренний КПД турбоустановки
равный hoi=hцвд´hцсд+цнд 0,88
Расчет подогревателей.
1)Выбираем схему подогрева воды с включением смешивающего подогревателя –деаэратора, и схему перекачки дренажа подогревателей. Распределимрегенеративный подогрев с использованием пара из отборов турбины. Для этогоопределяем три базовых точки:
а) вконденсаторе tк = f(Рк`) = 26,692ºС;
б) вдеаэраторе tд = f(Pд) = f(7 бар) = 164,17;
в) запоследним по ходу воды подогревателем tп.в.= 265ºС ;
2)В каждом подогревателе низкого давления (пнд) вода должна подогреваться на20-30ºС, в деаэраторе на 15-30ºС, в подогревателе высокого давления(пвд) на 30-40ºС. Равномерно распределим подогрев конденсата между пнд1 идеаэратором, приняв подогрев в основном эжекторе и охладителе пароуплотненияравной 5ºС, температуру насыщения в деаэраторе tд.нас = 16,8 получим:
tк = tэж + tп.в. =26,69 + 23,2 = 31,69ºС
tпнд1 = 31,69 + 23,2 = 54,9 ºС
tпнд2 = 54,9 + 23,2 = 78,1ºС
tпнд3 = 78,1 + 23,2 = 101,3ºС
tпнд4 = 101,3 + 23,2 = 124,5ºС
tпнд5 = 124,5 + 23,2 = 147,4ºС
деаэратор= tпнд5+ tд.нас = 147,4+16,8 =164,2ºС
2) Определяем повышениетемпературы в пвд.
tпвд= tп.в.-tд/n=265-164.2/3=33,6ºС
Где n — число подогревателейвысокого давления.
tпвд3=164,2+33,6= 197,8°С
tпвд2= 197,8+33,6=231,4°С
tпвд1=231,4+33,6=265°С
4)Определяем температуры насыщения пара в отборах, как сумму температуры заподогревателем и величины недогрева. (для пнд dtns=3ºС,для пвд dtns=5ºС):
Дляпнд:
tns9 = tпнд9 + dtns=54,9 + 3 = 57,9ºС
tns8=tпнд8+dtns=78,1+3=81,1ºС
tns7=tпнд7+dtns=101,3+3=104,1ºС
tns6=tпнд6+dtns=124,5+3=127,5ºС
tns5=tпнд5+dtns=147,4+3=150,4ºС
дляпвд:
tns3 = tпвд3 + dtns=197,8+5=202,8ºС
tns2 = tпвд2 + dtns=231,4+5=236,4ºС
tns1 = tпвд1 + dtns=265+5=270ºС
5)По температурам насыщения из таблиц «Теплофизические свойства воды и водяногопара» уточним давление в отборах.
Р9=0,18бар
Р8=0,49бар
Р7=1,16барР6=2,49 бар
Р5=4,75бар
Р4д=7бар
Р3=16,55бар
Р2=31,13бар
Р1=55,05бар
Определяем долю расхода пара на отбор :
ai=Gi/G
a1=27,1/382,6=0,0708
a2=40,97/382,6=0,107
a3=21,38/382,6=0,0558
a4=9,4/382,6=0,0243
a5=12,8/382,6=0,0331
a6=12,3/382,6=0,0318
a7=9,4/382,6=0,0243
a8=3,58/382,6=0,009
a9=7.7/382,6=0,019
aк примем исходя из условия,что расход в конденсатор составляет 0,674
Sai=1,04
3) На h-sдиаграмме по известнымданным отложим параметры отборов.
h01= 3010-2975=35 кДж/кг
h02=2930-2875=55 кДж/кг
h03=3360-3340=20 кДж/кг
h04=3240-3218=22 кДж/кг
h05=3040-3015=25 кДж/кг
h06=2910-2875=35 кДж/кг
h07=2790-2750=40 кДж/кг
h08=2675-2620=65 кДж/кг
h09=2430-2375=55 кДж/кг
(Этот раздел (3) советую проверять)
Определение размероврегулирующей ступени.
Диаметр регулирующей ступени определяется величинойтеплового перепада, и отношением U/C1
1)Тепловой перепад на регулирующую ступень выбираетсядля конденсационной турбины большоймощности h0рс =100 кДж/кг
1)Принимаем степень реакции. r= 0, 14
2)Определяем теплоперепад.
h0с = h0рс´(1-r) = 100´(1-0,1) = 86 кДж/кг
3)Определяем скорость пара на выходе из сопел.
С1=44,72´f´h0с =44,72´0,94´Ö86= 389,8м/с
Где ~=0,94 – скоростной коэффициент сопел
4)Принимаем отношение скоростей наивыгоднейшее для данной ступени.
U/Сф = 0,45
5)Определяем окружную скорость
U= С1´(U/Сф) = 389,8´0,45= 175,4м/с
6) Определяем средний диаметр ступени
dср=60´U/pn = 60´219,2/3,14~3000 = 1,11м.
Где p=3,14 n = 3000 об./мин.
Определяем размер 1 не регулируемой ступени.
Задаемсярядом тепловых перепадов.
Дляактивной ступени, примем тепоперепад ступени равным h0 =
60кДж/кг. (для активной 30-60 кДж/кг),
Степеньреакции примем r= 0,2
1) Определяем скорость пара навыходе из сопел.
С1= 44,72´f´Öh0.1. = 44,72´0,95´Ö60 =329,1м/с
Где ф= 0,95 — скоростной коэффициент сопел;
2)Задаем отношение скоростей для 1 не регулируемой активной ступени.
U/Сф = 0,45
3)Определяем окружную скорость 1 не регулируемой ступени.
U = С1´(U/Сф) = 329,1´0,45 = 148,1м/с
4) Определяем средний диаметр 1 не регулируемойступени
dср= 60 U/p´n = 60´148,2/3,14´3000 = 0,94 м.
Где и =3,14 п = 3000 об./мин.
5) Определяем высоту сопловой решетки.
L1=10³´Gчвд´V1t/pdср´m´С1t´sina1´е
ГдеGчвд – расход пара на чвд, рваный 336 кг/с
V1t- удельный объем пара в концеизоэнторпийного расширения в соплах,определяется из hsдиаграммы. И равен 0,028 м'/кг
С1t– Теоретическая скорость истечения пара из сопловой решетки.
С1t=44,724Öh0.1=346 м/с
е –степень парциальности, принимается равным единице.
a1э – эффективный угол выходапотока из сопловой части. Принимаем 12°.
m — коэффициент расходасопловой решетки 0,97
L1=50 мм
Высотарабочей решетки первой не регулируемой ступени.
L2=L1+D1+D2 мм. Значения D1 –внутренней, D2 –внешней перекыш принимаем из таблиц. D1=1мм,D2=2,5мм
L2=53,5мм.
Построимтреугольники скоростей для 1 не регулируемой ступени.
Масштаб:в 1 мм – 5 м/с
Построиввходной треугольник, находим угол входа на рабочие
лопаткиb1=23°, и W1=180 м/с.
Дляпостроения выходного треугольника, найдем выходной угол
рабочихлопаток
b2=b1-(2°¸4°), b2=20°
Располагаемыйтеплоперепад на рабочих лопатках:
h02=r´h0=0,2´60=12 кДж/кг
Найдемэнергию торможения пара перед рабочими лопатками:
hw1=hw1²/2000=180²/2000=16,2кДж/кг
Найдемполное теплопадение на рабочих лопатках:
h02*=h02+hw1=12+16,2=28,2кДж/кг
Относительнаяскорость на выходе из рабочих лопаток.
W2=44,72´y´Öh02=223 м/с
где y=0,94
изполученных данных строим выходной треугольник.
Потреугольнику находим угол a2=50°;
абсолютную скорость пара за ступенью
С2=100м/с.
Полученныеданные заносим в таблицу 1.
Ориентировочный расчетпоследней ступени.
Определяемдиаметр последней ступени, высоту сопловой и рабочей лопаток, и теплового перепада.
1) Диаметр последней ступени
dz=ÖDz´V2z´l/p´C2z´sina
гдеDz– расход пара через ЧНД, равен 211 кг/с
V2t– удельный объем пара зарабочей решеткой последней ступени,
равен39 м³/кг
С2z–абсолютная скорость пара за последней ступенью.
принимаем 240 м/с
l — отношение диаметра кдлине рабочей лопатки.
l=dz/L2zl=2,43;
a2z– угол потока абсолютнойскорости; принимаем 90°
Подставивприведенные значения, получим:
dz=5,7 м,так как в данной турбине ЧНД выполненадвухпоточной,
dz=dz/2=5,7/2=2,39м.
Определимокружную скорость.
Uz=dz´p´/60= 2,39´3,14´3000/60= 375,23 м/с
гдеn– число оборотов турбины, n=3000
Уголвыхода b2 находим по формуле:
b2=arcsin´C2z´sina1z =36°
W2z
гдеa1z=33°
W2zнаходим по треугольникускоростей W